扩散张量成像在阿尔茨海默病中的应用现状研究(1)
【中图分类号】R657.4 【文献标识码】A 【文章编号】1672-3783(2018)05-0060-01
引言
阿尔茨海默病(Alzheimer’s Disease，AD)是中枢神经退行性疾病，主要临床表现为进行性痴呆。随着人口老龄化，AD发病越来越多，是当前公共卫生医学关注的问题。全世界范围内65岁以上患病率8.4%，60～90岁人中患病率随年龄增加呈指数增长 [1]。世界卫生组织预测到2020年全球将有2900万痴呆患者，其中2/3为AD；预计到2050年全球AD将超过8000万。由于其发病隐匿，早期症状不明显，当被真正临床诊断时，已严重影响患者身体健康与生活质量。对于其治疗仅局限于改善症状，无法逆转其病理过程，因此疾病的早期诊断、干预尤为重要。影像医学的发展，MRI对其诊断起着积极作用。DTI广泛应用于中枢神经系统疾病，如颅内肿瘤、多发性硬化、癫痫等疾病，对AD早期诊断发挥重要作用 [2]。本文将DTI技术对AD诊断进行综述。
1 DTI成像基本原理
DTI是在分子水平上研究组织中水分子随机运动的一种无创性的功能性磁共振成像技术，是由扩散加权成像技术改进与发展而来的磁共振成像技术。人体生理条件下，水分子在各个方向上扩散率不同，即扩散异向性，DTI能测量到水分子在三维空间扩散方向和程度，描述组织各向异性特点，精确地研究纤维走行方向。采用伪彩编码图以不同颜色表示神经纤维的走行方向及弥散示踪图，通过第一个体素主本征向量方向寻找下一个与其最接近的体素，将这些体素连接起来而获得弥散张量纤维束成像。
基于组织各项异性扩散特征，DTI利用扩散信号损失效应，改变磁场梯度方向，测量不同方向上信号衰减，从而探测到扩散各项异性。人体脑组织的白质与灰质富含一定量的水分，DTI对脑白质的成像有明显优势，因此常称为“脑白质”成像 [3]。其主要应用参数是MD、FA。MD代表水分子弥散运动能力大小参数。FA代表水分子弥散运动各向异性大小。MD为平均弥散系数，反映水分子弥散的速度和范围。在脑组织，水分子弥散所受限制越小，则MD越高、FA越低。单独的MD或FA可以粗略地评估脑组织的微细结构变化，两个参数相结合可以更准确地了解大脑的形态学改变和阐述大脑组织发生病变的机理。FA值主要受神经纤维直径、密度和髓鞘化程度的影响，可反映其完整性及损伤的情况，FA值越高，说明组织的各向异性越强，组织结构排列越规则、紧密。其他还有相对各向异性、容积比均代表水分子扩散运动各向异性大小参数。
2 DTI对AD的诊断意义
AD早期的影像学与生化学改变不是很明显，不易诊断。DTI在AD有着诊断优势，是目前唯一能在活体人脑组织显示白质纤维束走行、方向、排列、髓鞘化情况的MR无创性技术。在早期AD时，组织结构在形态上不会发生改变，而普通影像仅对结构改变进行判断及诊断。常规MRI可显示AD脑萎缩程度和部位，主要为内侧颞叶萎缩和脑沟增宽 [4，5]。DTI则能通过病变水分子的运动发生改变，在细胞分子病理变化的水平上，对其进行直观显像，对白质纤维微观变化提供信息。
3 DTI对AD诊断与鉴别诊断
海马结构是机体学习与记忆信息主要区域，易受到神经系统性疾病影响，如缺氧缺血性脑病、癫痫及AD；即使在AD最早期阶段，它也会发生病理学特征的改变。当组织细胞结构改变时，特别是微小血管病变及脱髓鞘改变时，FA值将会减小。当神经元、轴突、树突损伤时，MD值会增大。Bozzali [6]等运用DTI评估AD病人白质纤维损伤程度，经过AD病例与正常人年龄匹配对照研究，研究显示在AD皮质联合区域中第3、5层锥细胞有大量丢失。在许多的AD病例DTI成像中，大部分表现为海马区、颞叶、额叶、顶叶区的FA值减小，MD值增大。DTI可评估痴呆患者脑白质损害程度。在Y.J. Hong [7]等对25例AD患者右侧额叶脑白质的病变研究中，健康人群及正常压力性脑积水相比，AD患者FA值更低，MD值更高。结果表明，DTI是可能鉴别AD患者与正常压力性脑积水患者敏感的影像学技术。付建亮等 [8]的研究中，AD组前额叶、颞叶、海马、下额枕束、胼胝体膝部和扣带束等部位FA值降低，皮质下缺血性痴呆组下额枕束、胼胝体膝部、胼胝体压部、上纵束等部位FA下降，通过两病不同部位的FA值的降低来鉴别。李晓舒等[9]研究示，AD存在广泛的白质结构损伤，半球内及半球间的连接均减弱；左侧大脑半球白质纤维的损伤可能与AD认知功能下降密切相关。Stricker [10]等用DTI对16例AD和14例健康老年人对照研究， AD病人髓鞘化晚的白质通路(下纵束、上纵束)FA值明显降低。Zhou等 [11] fMRI和DTI结果证实，在轻度认知障碍(MCI)和AD中，从后扣带皮层纤维、海马到全脑白质减少，可能代表AD早期影像学标志。在 AD和MCI研究中发现，一些脑区 FA会降低并常伴随 MD增加。Liya Wang [12]等研究中，脑白质高信号可能导致AD疾病中白质完整性的改变，在顶叶与枕叶区出现改变可能与重型白质高信号有关。研究显示，AD的诊断FA值降低与MD值升高对早期诊断有着重要作用，而其鉴别主要是通过两个值变化的部位不同来判断。
4 发展前景
DTI能显示脑白质结构细微变化，主要应用于各种白质脑病和创伤、脑肿瘤诊断及鉴别，在神经学脑结构和功能关系方面有者较大潜力。DTI对AD早期诊斷应用尚处于部分临床应用阶段，但随着多模态MR功能成像不断发展，DTI发展至扩散峰度成像，相信在未来阶段，会呈现更好的应用与发展。
参考文献
[1]唐牟尼.对老年期痴呆的流行病学研究[J].国外医学精神病学分册，1998；25(2)：84 .
[2]袁强，罗祖明，陈芹等. 胆碱脂酶抑制剂治疗前后Alzheimer病患者的弥散张量成像研究[J]. 四川大学学报.2009；40(3)；565-567., 百拇医药(凡娜)
引言
阿尔茨海默病(Alzheimer’s Disease，AD)是中枢神经退行性疾病，主要临床表现为进行性痴呆。随着人口老龄化，AD发病越来越多，是当前公共卫生医学关注的问题。全世界范围内65岁以上患病率8.4%，60～90岁人中患病率随年龄增加呈指数增长 [1]。世界卫生组织预测到2020年全球将有2900万痴呆患者，其中2/3为AD；预计到2050年全球AD将超过8000万。由于其发病隐匿，早期症状不明显，当被真正临床诊断时，已严重影响患者身体健康与生活质量。对于其治疗仅局限于改善症状，无法逆转其病理过程，因此疾病的早期诊断、干预尤为重要。影像医学的发展，MRI对其诊断起着积极作用。DTI广泛应用于中枢神经系统疾病，如颅内肿瘤、多发性硬化、癫痫等疾病，对AD早期诊断发挥重要作用 [2]。本文将DTI技术对AD诊断进行综述。
1 DTI成像基本原理
DTI是在分子水平上研究组织中水分子随机运动的一种无创性的功能性磁共振成像技术，是由扩散加权成像技术改进与发展而来的磁共振成像技术。人体生理条件下，水分子在各个方向上扩散率不同，即扩散异向性，DTI能测量到水分子在三维空间扩散方向和程度，描述组织各向异性特点，精确地研究纤维走行方向。采用伪彩编码图以不同颜色表示神经纤维的走行方向及弥散示踪图，通过第一个体素主本征向量方向寻找下一个与其最接近的体素，将这些体素连接起来而获得弥散张量纤维束成像。
基于组织各项异性扩散特征，DTI利用扩散信号损失效应，改变磁场梯度方向，测量不同方向上信号衰减，从而探测到扩散各项异性。人体脑组织的白质与灰质富含一定量的水分，DTI对脑白质的成像有明显优势，因此常称为“脑白质”成像 [3]。其主要应用参数是MD、FA。MD代表水分子弥散运动能力大小参数。FA代表水分子弥散运动各向异性大小。MD为平均弥散系数，反映水分子弥散的速度和范围。在脑组织，水分子弥散所受限制越小，则MD越高、FA越低。单独的MD或FA可以粗略地评估脑组织的微细结构变化，两个参数相结合可以更准确地了解大脑的形态学改变和阐述大脑组织发生病变的机理。FA值主要受神经纤维直径、密度和髓鞘化程度的影响，可反映其完整性及损伤的情况，FA值越高，说明组织的各向异性越强，组织结构排列越规则、紧密。其他还有相对各向异性、容积比均代表水分子扩散运动各向异性大小参数。
2 DTI对AD的诊断意义
AD早期的影像学与生化学改变不是很明显，不易诊断。DTI在AD有着诊断优势，是目前唯一能在活体人脑组织显示白质纤维束走行、方向、排列、髓鞘化情况的MR无创性技术。在早期AD时，组织结构在形态上不会发生改变，而普通影像仅对结构改变进行判断及诊断。常规MRI可显示AD脑萎缩程度和部位，主要为内侧颞叶萎缩和脑沟增宽 [4，5]。DTI则能通过病变水分子的运动发生改变，在细胞分子病理变化的水平上，对其进行直观显像，对白质纤维微观变化提供信息。
3 DTI对AD诊断与鉴别诊断
海马结构是机体学习与记忆信息主要区域，易受到神经系统性疾病影响，如缺氧缺血性脑病、癫痫及AD；即使在AD最早期阶段，它也会发生病理学特征的改变。当组织细胞结构改变时，特别是微小血管病变及脱髓鞘改变时，FA值将会减小。当神经元、轴突、树突损伤时，MD值会增大。Bozzali [6]等运用DTI评估AD病人白质纤维损伤程度，经过AD病例与正常人年龄匹配对照研究，研究显示在AD皮质联合区域中第3、5层锥细胞有大量丢失。在许多的AD病例DTI成像中，大部分表现为海马区、颞叶、额叶、顶叶区的FA值减小，MD值增大。DTI可评估痴呆患者脑白质损害程度。在Y.J. Hong [7]等对25例AD患者右侧额叶脑白质的病变研究中，健康人群及正常压力性脑积水相比，AD患者FA值更低，MD值更高。结果表明，DTI是可能鉴别AD患者与正常压力性脑积水患者敏感的影像学技术。付建亮等 [8]的研究中，AD组前额叶、颞叶、海马、下额枕束、胼胝体膝部和扣带束等部位FA值降低，皮质下缺血性痴呆组下额枕束、胼胝体膝部、胼胝体压部、上纵束等部位FA下降，通过两病不同部位的FA值的降低来鉴别。李晓舒等[9]研究示，AD存在广泛的白质结构损伤，半球内及半球间的连接均减弱；左侧大脑半球白质纤维的损伤可能与AD认知功能下降密切相关。Stricker [10]等用DTI对16例AD和14例健康老年人对照研究， AD病人髓鞘化晚的白质通路(下纵束、上纵束)FA值明显降低。Zhou等 [11] fMRI和DTI结果证实，在轻度认知障碍(MCI)和AD中，从后扣带皮层纤维、海马到全脑白质减少，可能代表AD早期影像学标志。在 AD和MCI研究中发现，一些脑区 FA会降低并常伴随 MD增加。Liya Wang [12]等研究中，脑白质高信号可能导致AD疾病中白质完整性的改变，在顶叶与枕叶区出现改变可能与重型白质高信号有关。研究显示，AD的诊断FA值降低与MD值升高对早期诊断有着重要作用，而其鉴别主要是通过两个值变化的部位不同来判断。
4 发展前景
DTI能显示脑白质结构细微变化，主要应用于各种白质脑病和创伤、脑肿瘤诊断及鉴别，在神经学脑结构和功能关系方面有者较大潜力。DTI对AD早期诊斷应用尚处于部分临床应用阶段，但随着多模态MR功能成像不断发展，DTI发展至扩散峰度成像，相信在未来阶段，会呈现更好的应用与发展。
参考文献
[1]唐牟尼.对老年期痴呆的流行病学研究[J].国外医学精神病学分册，1998；25(2)：84 .
[2]袁强，罗祖明，陈芹等. 胆碱脂酶抑制剂治疗前后Alzheimer病患者的弥散张量成像研究[J]. 四川大学学报.2009；40(3)；565-567., 百拇医药(凡娜)
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